KR20190008728A - Secondary Battery Module - Google Patents

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Abstract

A secondary battery module is disclosed, comprising: a plurality of battery cells aligned in one direction; a plurality of insulating sheets interposed between the plurality of battery cells and including aerogel for blocking heat transfer between the battery cells; and a housing for fixing the battery cell and the insulating sheet. The secondary battery module according to an embodiment of the present invention can prevent or delay heat and ignition of one cell in a module from being transferred to an adjacent cell.

Description

이차전지 모듈 {Secondary Battery Module}[0001] The present invention relates to a secondary battery module,

본 발명은 이차 전지에 관한 것이다. 구체적으로는 다수개의 배터리 셀이 정렬되어 배치된 이차전지 모듈에 관한 것이다.The present invention relates to a secondary battery. More specifically, the present invention relates to a secondary battery module in which a plurality of battery cells are arranged in an aligned manner.

이차 전지(Secondary battery)는 충전이 불가능한 일차 전지와는 달리 충전 및 방전이 가능한 전지로서, 하나의 전지 셀이 팩 형태로 포장된 저용량 전지의 경우 휴대폰 및 캠코더와 같은 휴대가 가능한 소형 전자기기에 사용되고, 전지 팩이 수십 개 연결된 전지 팩 단위의 대용량 전지의 경우 하이브리드 자동차 등의 모터 구동용 전원으로 널리 사용되고 있다. A secondary battery is a battery capable of charging and discharging unlike a primary battery which can not be charged. In the case of a low-capacity battery in which one battery cell is packed, the secondary battery is used in a portable electronic device such as a mobile phone and a camcorder , And a large-capacity battery of a battery pack unit having dozens of battery packs is widely used as a power source for driving a motor such as a hybrid vehicle.

상기 이차 전지는, 양, 음극판 사이에 절연체인 세퍼레이터(separator)를 개재하여 형성된 전극 조립체와 전해액을 케이스에 내장 설치하고, 케이스에 캡 플레이트를 설치하여 구성된다. 이때, 사용되는 외장재의 종류에 따라, 파우치형 배터리, 각형 배터리 또는 원통형 배터리로 구분할 수 있으며, 또한, 내부에 수납되는 전극 조립체는 그 구조에 따라 권취형 전극 조립체 또는 스택형 전극 조립체로 분류된다.The secondary battery includes an electrode assembly and an electrolyte formed between a positive electrode plate and a negative electrode plate via a separator, which is an insulator, and a cap plate provided in the case. At this time, the battery can be classified into a pouch-type battery, a prismatic battery, or a cylindrical battery depending on the type of the outer casing to be used, and the electrode assembly housed therein is classified into a wound-type electrode assembly or a stacked-type electrode assembly according to its structure.

또한, 다수의 배터리가 직렬 및/또는 병렬로 연결될 경우, 이는 배터리 모듈 또는 배터리 팩으로 정의되며, 이들은 규격화된 하우징 또는 케이스에 수납된 후 내부 또는 외부의 배터리 모니터링 시스템에 전기적으로 연결된다.In addition, when a plurality of batteries are connected in series and / or in parallel, they are defined as battery modules or battery packs, which are housed in a standardized housing or case and then electrically connected to an internal or external battery monitoring system.

본 발명은 이차전지 모듈 내의 배터리 셀들 사이 열의 이동을 차단할 수 있는 수단을 구비한 이차전지를 제공한다.The present invention provides a secondary battery having means for blocking heat transfer between battery cells in a secondary battery module.

본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지 모듈은, 일방향으로 정렬된 다수개의 배터리 셀; 상기 다수개의 배터리 셀 사이에 개재되어 상기 배터리 셀들 사이의 열 전달을 차단하기 위한 에어로젤을 포함하는 다수개의 절연시트; 및 상기 배터리 셀과 절연시트를 고정하는 하우징;을 포함한다.A secondary battery module according to an embodiment of the present invention includes: a plurality of battery cells aligned in one direction; A plurality of insulating sheets interposed between the plurality of battery cells to block heat transfer between the battery cells; And a housing for fixing the battery cell and the insulating sheet.

상기 절연시트에서 에어로젤 입자 함량은 80 내지 90% 일 수 있다.The airgel particle content in the insulating sheet may be 80 to 90%.

상기 절연시트에서 에어로젤 입자의 주 성분은 이산화 규소(SiO2)이며, 상기 에어로젤 입자의 크기는 10 내지 100㎛ 일 수 있다.The main component of the airgel particles in the insulating sheet is silicon dioxide (SiO 2 ), and the size of the airgel particles may be 10 to 100 μm.

상기 에어로젤 입자는 나노 크기의 기공으로 되어 있을 수 있다. The aerogel particles may be nano-sized pores.

상기 절연시트의 두께는 0.3mm 인 것을 특징으로 하는 이차전지 모듈.Wherein the thickness of the insulating sheet is 0.3 mm.

상기 배터리 셀과 상기 절연시트 사이에는 접착 테이프가 더 형성될 수 있다.An adhesive tape may be further formed between the battery cell and the insulating sheet.

상기 접착 테이프의 두께와 상기 절연시트의 두께의 비는 1:3.5 로 이루어질 수 있다.The ratio of the thickness of the adhesive tape to the thickness of the insulating sheet may be 1: 3.5.

상기 접착 테이프의 열전도율은 상기 절연시트의 열전도율의 8 내지 10배 일 수 있다.The thermal conductivity of the adhesive tape may be 8 to 10 times the thermal conductivity of the insulating sheet.

상기 절연시트의 부피는 상기 배터리 셀의 부피의 1.1% 로 형성될 수 있다.The volume of the insulating sheet may be 1.1% of the volume of the battery cell.

본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지 모듈은 모듈 내의 한 셀의 발열 및 발화가 인접 셀로 전파되는 것을 방지하거나 지연시킬 수 있다.The secondary battery module according to an embodiment of the present invention can prevent or delay heat and ignition of one cell in a module from propagating to an adjacent cell.

본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지 모듈은 단열 성능이 우수한 에어로젤 시트를 배터리 셀 사이에 개재하여 가볍고 안전한 이차전지 모듈을 제공한다.The secondary battery module according to an embodiment of the present invention provides an airgel sheet having excellent heat insulation performance between battery cells to provide a light and safe secondary battery module.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지 모듈의 사시도이다.
도 2는 도 1의 이차전지 모듈의 분해 사시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 셀과 절연시트를 분리한 사시도이다.1 is a perspective view of a secondary battery module according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is an exploded perspective view of the secondary battery module of FIG. 1. FIG.
3 is a perspective view illustrating a battery cell and an insulation sheet according to an embodiment of the present invention.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

본 발명의 실시예들은 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위하여 제공되는 것이며, 하기 실시예는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다. 오히려, 이들 실시예는 본 개시를 더욱 충실하고 완전하게 하고, 당업자에게 본 발명의 사상을 완전하게 전달하기 위하여 제공되는 것이다.The embodiments of the present invention are described in order to more fully explain the present invention to those skilled in the art, and the following embodiments may be modified into various other forms, It is not limited to the embodiment. Rather, these embodiments are provided so that this disclosure will be more faithful and complete, and will fully convey the scope of the invention to those skilled in the art.

또한, 이하의 도면에서 각 층의 두께나 크기는 설명의 편의 및 명확성을 위하여 과장된 것이며, 도면상에서 동일 부호는 동일한 요소를 지칭한다. 본 명세서에서 사용된 바와 같이, 용어 "및/또는"은 해당 열거된 항목 중 어느 하나 및 하나 이상의 모든 조합을 포함한다. 또한, 본 명세서에서 "연결된다"라는 의미는 A 부재와 B 부재가 직접 연결되는 경우뿐만 아니라, A 부재와 B 부재의 사이에 C 부재가 개재되어 A 부재와 B 부재가 간접 연결되는 경우도 의미한다.In the following drawings, thickness and size of each layer are exaggerated for convenience and clarity of description, and the same reference numerals denote the same elements in the drawings. As used herein, the term "and / or" includes any and all combinations of one or more of the listed items. In the present specification, the term " connected "means not only the case where the A member and the B member are directly connected but also the case where the C member is interposed between the A member and the B member and the A member and the B member are indirectly connected do.

본 명세서에서 사용된 용어는 특정 실시예를 설명하기 위하여 사용되며, 본 발명을 제한하기 위한 것이 아니다. 본 명세서에서 사용된 바와 같이, 단수 형태는 문맥상 다른 경우를 분명히 지적하는 것이 아니라면, 복수의 형태를 포함할 수 있다. 또한, 본 명세서에서 사용되는 경우 "포함한다(comprise, include)" 및/또는 "포함하는(comprising, including)"은 언급한 형상들, 숫자, 단계, 동작, 부재, 요소 및/또는 이들 그룹의 존재를 특정하는 것이며, 하나 이상의 다른 형상, 숫자, 동작, 부재, 요소 및/또는 그룹들의 존재 또는 부가를 배제하는 것이 아니다.The terminology used herein is for the purpose of describing particular embodiments only and is not intended to be limiting of the invention. As used herein, the singular forms "a," "an," and "the" include singular forms unless the context clearly dictates otherwise. Also, " comprise, " and / or "comprising, " when used in this specification, are intended to be interchangeable with the said forms, numbers, steps, operations, elements, elements and / And does not preclude the presence or addition of one or more other features, integers, operations, elements, elements, and / or groups.

본 명세서에서 제1, 제2 등의 용어가 다양한 부재, 부품, 영역, 층들 및/또는 부분들을 설명하기 위하여 사용되지만, 이들 부재, 부품, 영역, 층들 및/또는 부분들은 이들 용어에 의해 한정되어서는 안 됨은 자명하다. 이들 용어는 하나의 부재, 부품, 영역, 층 또는 부분을 다른 영역, 층 또는 부분과 구별하기 위하여만 사용된다. 따라서, 이하 상술할 제1부재, 부품, 영역, 층 또는 부분은 본 발명의 가르침으로부터 벗어나지 않고서도 제2부재, 부품, 영역, 층 또는 부분을 지칭할 수 있다.Although the terms first, second, etc. are used herein to describe various elements, components, regions, layers and / or portions, these members, components, regions, layers and / It is obvious that no. These terms are only used to distinguish one member, component, region, layer or section from another region, layer or section. Thus, a first member, component, region, layer or section described below may refer to a second member, component, region, layer or section without departing from the teachings of the present invention.

"하부(beneath)", "아래(below)", "낮은(lower)", "상부(above)", "위(upper)"와 같은 공간에 관련된 용어가 도면에 도시된 한 요소 또는 특징과 다른 요소 또는 특징의 용이한 이해를 위해 이용될 수 있다. 이러한 공간에 관련된 용어는 본 발명의 다양한 공정 상태 또는 사용 상태에 따라 본 발명의 용이한 이해를 위한 것이며, 본 발명을 한정하기 위한 것은 아니다. 예를 들어, 도면의 요소 또는 특징이 뒤집어지면, "하부" 또는 "아래"로 설명된 요소 또는 특징은 "상부" 또는 "위에"로 된다. 따라서, "아래"는 "상부" 또는 "아래"를 포괄하는 개념이다.It is to be understood that the terms related to space such as "beneath," "below," "lower," "above, But may be utilized for an easy understanding of other elements or features. Terms related to such a space are for easy understanding of the present invention depending on various process states or use conditions of the present invention, and are not intended to limit the present invention. For example, if an element or feature of the drawing is inverted, the element or feature described as "lower" or "below" will be "upper" or "above." Thus, "below" is a concept covering "upper" or "lower ".

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지 모듈의 사시도이고, 도 2는 도 1의 이차전지 모듈의 분해 사시도이다.FIG. 1 is a perspective view of a secondary battery module according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is an exploded perspective view of the secondary battery module of FIG. 1. Referring to FIG.

도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지 모듈(100)은 배터리 셀(10), 절연시트(20), 및 하우징(18, 19)를 포함한다.Referring to FIGS. 1 and 2, a secondary battery module 100 according to an embodiment of the present invention includes a battery cell 10, an insulating sheet 20, and housings 18 and 19.

배터리 셀(10)은 이차전지 모듈(100) 내에서 일 방향으로 정렬되어 배치된다. 일 실시예에서, 상기 배터리 셀(10)은 다수가 구비되며, 이는 수평 방향 및 일렬로 배열될 수 있다. 이러한 배터리 셀(10)은 2개의 장변 영역과, 4개의 단변 영역을 갖는 대략 육면체 형태일 수 있다. 배터리 셀(10)은 전지 케이스와 상기 전지 케이스 내에 수납된 전극 조립체 및 전해액으로 이루어질 수 있다. 상기 전극 조립체는 양극판 및 음극판과 상기 극판들 사이에 개재되는 세퍼레이터로 이루어지며, 상기 전극 조립체와 전해액은 서로 반응하여 전기화학적 에너지를 발생한다. 또한, 전지 케이스는 캡 조립체(14)에 의하여 밀폐되는데, 캡 조립체(14)에는 서로 다른 극성을 갖는 양극단자(11) 및 음극단자(12)와 벤트(13)가 구비된다. 상기 벤트(13)는 배터리 셀(10)의 안전수단으로 배터리 셀(10)의 내부에서 발생하는 기체를 외부로 방출하는 통로로 작용한다. 서로 이웃하는 배터리 셀(10)의 양극단자(11)와 음극단자(12)는 버스바(15)를 통하여 전기적으로 연결되고, 상기 버스바(15)는 너트(16) 등에 의하여 고정될 수 있다.The battery cells 10 are arranged in one direction in the secondary battery module 100. In one embodiment, a plurality of battery cells 10 are provided, which may be arranged in a horizontal direction and in a line. Such a battery cell 10 may be in the form of a substantially hexahedron having two long side regions and four short side regions. The battery cell 10 may be formed of a battery case, an electrode assembly housed in the battery case, and an electrolytic solution. The electrode assembly includes a positive electrode plate and a negative electrode plate, and a separator interposed between the electrode plates. The electrode assembly and the electrolyte react with each other to generate electrochemical energy. The battery case is sealed by the cap assembly 14. The cap assembly 14 is provided with the positive electrode terminal 11 and the negative electrode terminal 12 and the vent 13 having different polarities. The vent 13 acts as a safety means of the battery cell 10 and serves as a passage for discharging the gas generated inside the battery cell 10 to the outside. The positive electrode terminal 11 and the negative electrode terminal 12 of the battery cells 10 adjacent to each other are electrically connected through a bus bar 15 and the bus bar 15 can be fixed by a nut 16 or the like .

이차전지 모듈(100)는 다수개의 배터리 셀(10)을 수납하는 하우징(18, 19)을 이용하여 하나의 전력원으로 이용될 수 있다. 하우징(18, 19)은 상기 배터리 셀(10)의 외측에서 서로 대향하도록 배치되는 한 쌍의 엔드플레이트(18)와, 상기 한쌍의 엔드플레이트(18)를 연결하는 측면 플레이트(19)를 포함할 수 있다. 복수개의 배터리 셀(10)은, 넓은 면에 서로 대면하도록 일방향으로 정렬되고, 배터리 셀(10)들의 최외면에는 각각 한 쌍의 엔드플레이트(18)가 서로 대면하도록 구비될 수 있다. The secondary battery module 100 can be used as one power source by using the housings 18 and 19 for housing the plurality of battery cells 10. [ The housings 18 and 19 include a pair of end plates 18 disposed to face each other at the outside of the battery cell 10 and a side plate 19 connecting the pair of end plates 18 . The plurality of battery cells 10 may be arranged in one direction so as to face each other on a wide surface and a pair of end plates 18 may be provided on the outermost surfaces of the battery cells 10 so as to face each other.

절연시트(20)는 배터리 셀(10)들 사이에 개재되며, 이 역시 수평 방향으로 및 일렬로 배열될 수 있다. 일 실시예에서, 절연시트(20)는 상기 다수개의 배터리 셀(10) 사이에 각각 개재되어 배터리 셀(10)들 사이의 열 전달은 차단하기 위한 에어로젤을 포함한다. 절연시트(20)는 배터리 셀(10)의 2개의 장변 영역의 넓이에 대응하는 넓이를 갖는 장변을 갖고 얇은 두께를 갖는 직사각형 시트 형태를 갖는다. 다만, 절연시트(20)는 이차전지 모듈(100)의 외부로 돌출되지 않도록 배터리 셀(10)의 장변 영역의 높이보다는 작게 형성될 수도 있을 것이다. 또한, 절연시트(20)의 두께는 배터리 셀(10)과 이웃하는 배터리 셀(10) 사이의 열 전달을 충분히 차단할 수 있을 정도로 형성되는 것이 바람직하다. 물론, 상기 절연시트(20)의 두께는 절연시트(20) 내부의 물질이나 입자 크기 등에 따라 달라 질 수 있다. 한편, 본 발명에서 절연시트(20)의 두께는 0.3mm 로 이루어지는 것이 바람직하다. 여기서, 절연시트(20)의 두께가 0.3mm 보다 얇으면 외부의 약한 충격에도 쉽게 부서지게 되고, 절연시트(20)의 두께가 0.3mm 보다 두꺼우면 필요 이상으로 배터리 셀(10) 사이의 거리가 늘어나 결과적으로 이차전지 모듈(100)의 부피가 커지게 된다. The insulating sheet 20 is interposed between the battery cells 10, which may also be arranged in a horizontal direction and in a line. In one embodiment, the insulating sheet 20 includes aerogels interposed between the plurality of battery cells 10 to block heat transfer between the battery cells 10. The insulating sheet 20 has a rectangular sheet shape having a long side having a width corresponding to the width of the two long side regions of the battery cell 10 and having a thin thickness. However, the insulation sheet 20 may be formed to be smaller than the height of the long side of the battery cell 10 so as not to protrude to the outside of the secondary battery module 100. It is preferable that the thickness of the insulating sheet 20 is formed so as to sufficiently block the heat transfer between the battery cell 10 and the neighboring battery cell 10. [ Of course, the thickness of the insulating sheet 20 may vary depending on materials inside the insulating sheet 20, particle size, and the like. In the present invention, the thickness of the insulating sheet 20 is preferably 0.3 mm. If the thickness of the insulating sheet 20 is less than 0.3 mm, the insulating sheet 20 is easily broken even by a weak external impact. If the thickness of the insulating sheet 20 is thicker than 0.3 mm, As a result, the volume of the secondary battery module 100 becomes large.

한편, 절연시트(20)는 이웃하는 배터리 셀(10) 사이의 열 전달을 차단하기 위한 단열물질로 에어로젤(aerogel)을 포함한다. 상기 에어로젤은 주성분이 이산화규소(SiO2)이다. 또한, 상기 절연시트(20)에서 에어로젤 입자 함량은 80% 이상이며, 나머지는 바인더로 이루어진다. 구체적으로, 에어로젤 입자 함량은 80% 내지 90%로 이루어질 수 있다. 여기서, 에어로젤 입자 함량이 80% 보다 작으면 이웃하는 배터리 셀(10) 사이의 열전달을 차단하기 충분하지 않으며, 에어로젤 입자 함량이 90% 보다 크면 바인더의 함량이 상대적으로 적어 절연시트(20)를 형성하기가 어렵다. On the other hand, the insulating sheet 20 includes an airgel as a heat insulating material for interrupting the heat transfer between the neighboring battery cells 10. The aerogels are mainly silicon dioxide (SiO2). Further, the airgel particle content in the insulating sheet 20 is 80% or more, and the remainder is made of a binder. Specifically, the aerogel particle content may be comprised between 80% and 90%. If the airgel particle content is less than 80%, it is not enough to block the heat transfer between the neighboring battery cells 10. If the airgel particle content is larger than 90%, the content of the binder is relatively small and the insulating sheet 20 is formed It is difficult to do.

더불어, 에어로젤 입자의 크기는 약 10 내지 100㎛ 정도로 이루어지며, 상기 입자의 90% 이상이 나노 크기의 기공으로 형성된다. 이와 같이, 절연시트(20)는 에어로젤 입자의 90% 이상이 나노 크기의 기공으로 되어 있어 매우 가볍고 뛰어난 단열성능을 나타낸다. In addition, the size of the airgel particles is about 10 to 100 mu m, and 90% or more of the particles are formed into nano-sized pores. As described above, in the insulating sheet 20, 90% or more of the airgel particles are formed into nano-sized pores, so that they are very light and exhibit excellent heat insulating performance.

상기 절연시트(20)는 SiO2 구조로 연결된 나노 사이즈 복합체 구조 내에 미세 구멍(pore) 구조가 형성되고, 이 구멍 구조 내에 공기를 담게 된다. 이 공기 층은 SiO2 복합체 구멍 내에서 유동없이 유지되어, 가장 우수한 단열 특성을 나타내는 공기를 단열재로 사용할 수 있도록 하게 한다. The insulating sheet 20 is formed with a pore structure in a nano-sized composite structure connected by a SiO 2 structure, and air is contained in the pore structure. This air layer is maintained in the SiO 2 composite pore without any flow so that air having the best heat insulating properties can be used as an insulating material.

다음 표 1은 본 발명과 같이 에어로젤을 단열물질로 사용한 절연시트와 종래와 같이 MICA를 단열물질로 사용한 절연시트의 물성을 비교한 표이다. 여기서, 에어로젤을 단열물질로 사용한 절연시트와 MICA를 단열물질로 사용한 절연시트의 두께는 동일하게 0.3mm이다. Table 1 below is a table comparing the physical properties of an insulating sheet using an airgel as a heat insulating material and an insulating sheet using MICA as a heat insulating material, as in the present invention. Here, the thickness of the insulating sheet using the airgel as the heat insulating material and the insulating sheet using the MICA as the heat insulating material is 0.3 mm.

단열물질Insulating material 열전도율
(W/mK)Thermal conductivity
(W / mK) 비열
(J/gK)specific heat
(J / gK) 비중
(g/㎤)importance
(g / cm3) 연소특성Combustion characteristic MICAMICA 0.1590.159 1.2241.224 1.3511.351 불연성nonflammable 에어로젤Airgel 0.0340.034 0.9920.992 0.400.40 불연성nonflammable

상기 표 1에서 보듯이, 종래와 같이 MICA를 단열물질로 사용한 절연시트의 열전도율은 0.159 W/mK이고, 본 발명과 같이 에어로젤을 단열물질로 사용한 절연시트의 열전도율은 0.034 W/mK 이다. 즉, 에어로젤을 단열물질로 사용한 절연시트는 MICA를 단열재로 사용한 절연시트에 비해 약 20% 이상 열전도율이 낮아진 것을 확인할 수 있으며, 다시 말해, 본 발명과 같이 에어로젤을 단열물질로 사용한 절연시트의 열 차단율이 MICA를 단열물질로 사용한 절연시트에 비해 약 20% 이상 향상된 것을 의미한다.As shown in Table 1, the thermal conductivity of the insulating sheet using MICA as a heat insulating material is 0.159 W / mK, and the thermal conductivity of the insulating sheet using the airgel as the heat insulating material is 0.034 W / mK. That is, it can be seen that the insulation sheet using the airgel as the heat insulating material has a thermal conductivity lower than that of the insulation sheet using MICA as the heat insulating material. That is, Means an improvement of about 20% or more as compared with an insulating sheet using MICA as an insulating material.

도 3은 이차전지 모듈의 열 전파 평가 결과를 도시한 사진이다. 3 is a photograph showing a result of thermal propagation evaluation of the secondary battery module.

본 발명에 따른 이차전지 모듈의 열 차단 성능을 확인하기 위해 다음과 같은 실험을 하였다. The following experiment was conducted to confirm the heat shielding performance of the secondary battery module according to the present invention.

배터리 셀 사이에 절연시트를 개재한 이차전지 모듈을 준비하였다. 여기서, 배터리 셀은 60Ah를 갖는 것을 동일하게 사용하였다. 또한, 각 모듈의 1차셀을 인위적으로 발열시킨 후 인접한 2차셀 및 3차셀의 열 전파 및 이벤트 발생 여부를 확인하였다. A secondary battery module having an insulating sheet interposed between battery cells was prepared. Here, the battery cell having 60 Ah was used in the same manner. In addition, after the first cell of each module was exothermically heated, it was confirmed whether or not the secondary cell and the tertiary cell adjacent to each other had generated heat and event.

[실시예 1][Example 1]

단열물질로 에어로젤을 사용하고, 두께가 0.3mm인 절연시트를 사용하였다. An airgel was used as a heat insulating material, and an insulating sheet having a thickness of 0.3 mm was used.

[실시예 2][Example 2]

단열물질로 MICA를 사용하고, 두께가 0.3mm인 절연시트를 사용하였다. An insulating sheet having a thickness of 0.3 mm was used as the heat insulating material and MICA was used.

[실시예 3][Example 3]

실시예 2의 절연시트에 홀을 형성한 절연시트를 사용하였다. An insulating sheet having holes formed in the insulating sheet of Example 2 was used.

상기 실험 결과를 다음 표 2 및 도 3에 정리하였다.The experimental results are summarized in the following Table 2 and FIG.

1차셀Primary cell 2차셀Secondary cell 3차셀3-cell 실시예 1Example 1 인위적 발열Anthropogenic fever OKOK OKOK 실시예 2Example 2 인위적 발열Anthropogenic fever NGNG NGNG 실시예 3Example 3 인위적 발열Anthropogenic fever NGNG NGNG

여기서, OK는 열이 절단되지 않아 이벤트가 발생하지 않은 것을 의미하고, NG는 열이 전달되어 이벤트가 발생한 것을 의미한다. Here, OK means that the event is not generated because the column is not truncated, and NG means that the event is generated when the heat is transferred.

상기 실시예 1과 같이, 단열물질로 에어로젤을 사용한 절연시트를 배터리 셀 사이에 개재한 경우, 1차셀에서 발생한 열이 2차셀 및 3차셀로 전달되지 않은 것을 알 수 있다. 그러나, 실시예 2 및 3에서 MICA를 단열물질로 사용한 절연시트를 배터리 셀 사이에 개재한 경우, 1차셀에 발생한 열이 2차셀 및 3차셀로 전달된 것을 확인할 수 있다. 즉, 상기 실험과 같이, 에어로젤을 사용한 절연시트의 열 차단 효과가 우수한 것을 알 수 있다. As in the first embodiment, when an insulating sheet using airgel as a heat insulating material is interposed between battery cells, it can be seen that heat generated in the primary cell is not transferred to the secondary cell and the tertiary cell. However, in Examples 2 and 3, when an insulating sheet using MICA as a heat insulating material is interposed between battery cells, it can be confirmed that heat generated in the primary cell is transferred to the secondary cell and the tertiary cell. That is, it can be seen that the insulating sheet using airgel is excellent in the heat shielding effect as in the above experiment.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 셀과 절연시트를 분리한 사시도이다.4 is a perspective view illustrating a battery cell and an insulation sheet according to an embodiment of the present invention.

도 4를 참조하면, 이웃하는 2개의 배터리 셀(10) 사이에는 각각 하나의 절연시트(20)가 개재된다. 도 4에 도시된 바와 같이, 배터리 셀들(10)이 이웃하여 대면하는 면인 장변 영역의 크기에 맞게 절연시트(20)의 크기가 형성된다. 또한, 배터리 셀(10)과 절연시트(20)가 대면하는 배터리 셀(10)의 장변 영역의 외면에는 접착 테이프(21)가 테이핑된다. 접착 테이프(21)가 배터리 셀(10)의 장변 영역에 테이핑됨으로써, 절연시트(20)의 넓은 면들은 각각 이웃하는 배터리 셀(10)의 장변 영역에 고정되어 부착될 수 있게 된다. 여기서, 접착 테이프(21)는 폴리이미드(PI)로 이루어질 수 있다. Referring to FIG. 4, one insulating sheet 20 is interposed between two neighboring battery cells 10. As shown in Fig. 4, the size of the insulating sheet 20 is formed to match the size of the long side area, which is the side facing the battery cells 10. [ The adhesive tape 21 is taped on the outer surface of the long side region of the battery cell 10 on which the battery cell 10 and the insulating sheet 20 face. The adhesive tape 21 is taped to the long side area of the battery cell 10 so that the wide sides of the insulating sheet 20 can be fixedly attached to the long side area of the neighboring battery cell 10, respectively. Here, the adhesive tape 21 may be made of polyimide (PI).

한편, 상기 접착 테이프(21)는 상기 절연시트(20)에 비해 상대적으로 열전도율이 높다. 구체적으로, 절연시트(20)의 열전도율은 0.034 W/mK 인 반면, 폴리이미드로 이루어진 접착 테이프(21)의 열전도율은 0.28~0.34 W/mK 이다. 즉, 상기 접착 테이프(21)의 열전도율은 절연시트(20)에 비해 약 8~10배 정도 높다. 따라서, 상대적으로 열전도율이 높은 접착 테이프(21)의 두께를 절연시트(20)의 두께보다 얇게 형성해야, 상기 절연시트(20)의 열 차단 효과를 극대화 시킬 수 있다. 상기 접착 테이프(21)와 절연시트(20)의 두께비는 1:3.5로 이루어질 수 있다. 예를 들어, 상기 절연시트(20)의 두께는 0.3mm로 형성되고, 상기 접착 테이프(21)의 두께는 0.085mm로 형성될 수 있다. 상기 접착 테이프(21)의 두께가 0.085mm 보다 작으면 접착력이 낮아 배터리 셀(10) 사이에 절연시트(20)를 부착시키기가 어렵고, 접착 테이프(21)의 두께가 0.085mm 보다 크면 절연시트(20)의 열 차단 효과를 떨어뜨리게 된다. On the other hand, the adhesive tape 21 has a higher thermal conductivity than the insulating sheet 20. Specifically, the thermal conductivity of the insulating sheet 20 is 0.034 W / mK, while the thermal conductivity of the adhesive tape 21 made of polyimide is 0.28 to 0.34 W / mK. That is, the thermal conductivity of the adhesive tape 21 is about 8 to 10 times higher than that of the insulating sheet 20. Therefore, if the thickness of the adhesive tape 21 having a relatively high thermal conductivity is smaller than the thickness of the insulating sheet 20, the heat shielding effect of the insulating sheet 20 can be maximized. The thickness ratio of the adhesive tape 21 to the insulating sheet 20 may be 1: 3.5. For example, the thickness of the insulating sheet 20 may be 0.3 mm, and the thickness of the adhesive tape 21 may be 0.085 mm. If the thickness of the adhesive tape 21 is less than 0.085 mm, it is difficult to attach the insulating sheet 20 between the battery cells 10 because of low adhesive force. If the thickness of the adhesive tape 21 is larger than 0.085 mm, 20).

또한, 상기 절연시트(20)의 부피는 배터리 셀(10)의 부피에 대해 약 1.1%로 형성된다. 여기서, 절연시트(20)의 부피가 크면 클수록 배터리 셀(10)들 간의 열 차단율이 높아지나, 절연시트(20)의 부피가 커지면 이차전지 모듈(100)의 크기도 커지게 된다. 따라서, 상기 절연시트(20)의 부피는 상기 배터리 셀(10)의 부피의 약 1.1%로 형성되는 것이 바람직하다. Also, the volume of the insulating sheet 20 is about 1.1% with respect to the volume of the battery cell 10. The greater the volume of the insulating sheet 20, the higher the heat rejection rate between the battery cells 10. However, if the volume of the insulating sheet 20 increases, the size of the secondary battery module 100 also increases. Therefore, it is preferable that the volume of the insulating sheet 20 is about 1.1% of the volume of the battery cell 10.

통상, 이차전지 모듈(100)은 복수개의 배터리 셀(10)로 이루어져 있고, 상기 배터리 셀들(10)은 충방전을 하면서 다량의 열을 발생한다. 이는 배터리 셀(10) 내에서의 열폭주(thermal runaway)를 유발하여 배터리 셀(10) 내의 전극조립체를 구성하는 세퍼레이터를 녹이고, 이는 양극판 및 음극판의 직접 접촉을 유발하여 배터리 셀 단락의 원인이 된다. 또한, 발생하는 고온의 열은 이웃하는 배터리 셀로 전달되며, 정렬된 배터리 셀들은 연쇄적으로 폭발하는 문제를 발생한다. 또한, 이차전지 모듈(100)을 조립하는 과정에서, 상기 배터리 셀(10) 사이에는 육안으로 발견하기 힘든 금속 이물질이 빈번하게 삽입된다. 이는 이차전지 모듈(100)의 사용중 진동 또는 충격에 의하여 배터리 셀(10)의 표면에는 긁힘 (scratch)이 생기고, 이는 배터리 셀의 표면에 처리된 절연을 파괴하여 단락을 발생시킨다. Generally, the secondary battery module 100 includes a plurality of battery cells 10, and the battery cells 10 generate a large amount of heat while charging and discharging. This causes thermal runaway in the battery cell 10 to dissolve the separator constituting the electrode assembly in the battery cell 10, which causes direct contact between the positive electrode plate and the negative electrode plate, thereby causing a short circuit of the battery cell . Also, the high temperature heat that is generated is transferred to the neighboring battery cells, and the aligned battery cells cause a chain explosion problem. In addition, in the process of assembling the secondary battery module 100, metal foreign substances, which are hard to be visually recognized, are frequently inserted between the battery cells 10. This causes scratches on the surface of the battery cell 10 due to vibration or impact during use of the secondary battery module 100, which breaks the insulation insulated on the surface of the battery cell and causes a short circuit.

본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지 모듈(100)에서는 이웃하는 배터리 셀(10) 사이에 열 전달을 차단하기 위한 절연시트(20)가 개재된다. 본 발명의 일 실시예에 따른 절연시트(20)는 단열 특성을 갖는 공기층을 담는 나노 사이즈의 SiO2 입자로 인해, 우수한 단열 효과를 바탕으로 어느 한 배터리 셀에서 발생하는 고온의 열이 이웃하는 배터리 셀로 전달되는 것을 방지하거나 억제할 수 있다. In the secondary battery module 100 according to an embodiment of the present invention, an insulating sheet 20 for interrupting heat transmission is interposed between neighboring battery cells 10. The insulating sheet 20 according to an embodiment of the present invention is formed of nano-sized SiO 2 particles that contain an air layer having a heat insulating property. Due to the excellent heat insulating effect, It can be prevented or suppressed from being transmitted to the cell.

또한, 본 발명에 따른 이차전지 모듈(100)은 절연시트(20)가 공기층을 담을 수 있는 미세 구멍 구조를 통해 에어로젤 절연시트의 무게를 줄일 수 있고, 가벼운 재질로 우수한 단열 성능을 얻을 수 있게 한다. In addition, the secondary battery module 100 according to the present invention can reduce the weight of the airgel insulating sheet through the fine hole structure in which the insulating sheet 20 can contain the air layer, and obtain excellent heat insulating performance with a light material .

이상에서 설명한 것은 본 발명에 따른 이차전지 모듈을 실시하기 위한 하나의 실시예에 불과한 것으로서, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 않고, 이하의 특허청구범위에서 청구하는 바와 같이 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변경 실시가 가능한 범위까지 본 발명의 기술적 정신이 있다고 할 것이다.As described above, the present invention is not limited to the above-described embodiment, but can be applied to a secondary battery module according to the present invention, It will be understood by those of ordinary skill in the art that various changes in form and details may be made therein without departing from the spirit and scope of the invention.

100; 이차전지 모듈 10; 배터리 셀
11; 양극단자 12; 음극단자
14; 캡 조립체 15; 버스바
16; 너트 18, 19; 하우징
20; 절연시트 21; 접착 테이프100; A secondary battery module 10; Battery cell
11; A positive terminal 12; Cathode terminal
14; Cap assembly 15; Bus bar
16; Nuts 18, 19; housing
20; Insulating sheet 21; Adhesive tape

Claims (9)

일방향으로 정렬된 다수개의 배터리 셀;
상기 다수개의 배터리 셀 사이에 개재되어 상기 배터리 셀들 사이의 열 전달을 차단하기 위한 에어로젤을 포함하는 다수개의 절연시트; 및
상기 배터리 셀과 절연시트를 고정하는 하우징;
을 포함하는 것을 특징으로 하는 이차전지 모듈.A plurality of battery cells aligned in one direction;
A plurality of insulating sheets interposed between the plurality of battery cells to block heat transfer between the battery cells; And
A housing for fixing the battery cell and the insulation sheet;
The secondary battery module comprising: 제 1 항에 있어서,
상기 절연시트에서 에어로젤 입자 함량은 80 내지 90% 인 것을 특징으로 하는 이차전지 모듈. The method according to claim 1,
Wherein the airgel particle content in the insulating sheet is 80 to 90%. 제 1 항에 있어서,
상기 절연시트에서 에어로젤 입자의 주 성분은 이산화 규소(SiO2)이며, 상기 에어로젤 입자의 크기는 10 내지 100㎛ 인 것을 특징으로 하는 이차전지 모듈.The method according to claim 1,
Wherein the main component of the airgel particles in the insulating sheet is silicon dioxide (SiO 2 ), and the size of the airgel particles is 10 to 100 μm. 제 3 항에 있어서,
상기 에어로젤 입자는 나노 크기의 기공으로 되어 있는 것을 특징으로 하는 이차전지 모듈.The method of claim 3,
Wherein the airgel particles are nano-sized pores. 제 1 항에 있어서,
상기 절연시트의 두께는 0.3mm 인 것을 특징으로 하는 이차전지 모듈.The method according to claim 1,
Wherein the thickness of the insulating sheet is 0.3 mm. 제 1 항에 있어서,
상기 배터리 셀과 상기 절연시트 사이에는 접착 테이프가 더 형성된 것을 특징으로 하는 이차전지 모듈.The method according to claim 1,
And an adhesive tape is further formed between the battery cell and the insulating sheet. 제 6 항에 있어서,
상기 접착 테이프의 두께와 상기 절연시트의 두께의 비는 1:3.5 로 이루어진 것을 특징으로 하는 이차전지 모듈.The method according to claim 6,
Wherein the ratio of the thickness of the adhesive tape to the thickness of the insulating sheet is 1: 3.5. 제 5 항에 있어서,
상기 접착 테이프의 열전도율은 상기 절연시트의 열전도율의 8 내지 10배 인 것을 특징으로 하는 이차전지 모듈.6. The method of claim 5,
And the thermal conductivity of the adhesive tape is 8 to 10 times the thermal conductivity of the insulating sheet. 제 1 항에 있어서,
상기 절연시트의 부피는 상기 배터리 셀의 부피의 1.1% 로 형성된 것을 특징으로 하는 이차전지 모듈.The method according to claim 1,
And the volume of the insulating sheet is 1.1% of the volume of the battery cell.
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